发布时间 : 星期二 文章《化工热力学》通用型第二、三章答案更新完毕开始阅读
初态压力较低，H1R?0,S1R?0
按照图2—11，末态应该使用普遍化的焓差图和熵差图进行运算，
?H???1.2，?H??SRT???0.72，?RTS?R00Rc查图（3—4）、（3—6）、（3—8）、（3—10），分别得到：
R1Rc1??0.3
??0.3
1RR?HR?HR?HR??????1.2?0.069???0.3???1.221 RTcRTcRTcHR??1.221?RTc??1.221?8.314?417.15??4233.6?J?mol?1?
0由式（3－87）得：
由式（3－88）得：
SRSR?RR??0?S???RR1??0.72?0.069???0.3???0.699
SR??0.699?R??0.699?8.314??5.811J?mol?1?K?1
T2ig?Hig??CigpdT500Cpp1T1igig查附录六，氯气的理想气体热容表达式为：ig ?S??ST??Sp?Rln??dT500300T?3p?52?83?1142.3708ig8.314??3?10T?0.8098?5?2?8?310T?0.15256?11?104?3.056?510T?0.5693TdTCp?R3.056T?300?5.3708?10T?0.8098?10T?0.5693?10T?0.15256?100.1013?3?5?8.314ln??8.314?5.3708?100.8098?10223310.13??3.056?T?T??T?T?T?T?212121??23366.15??5.3708??11T4dT?3?52?83?8.3143??.056?.8098?10T?0.5693?10T?0.15256?10R?R810igT?0?11H2?H??.15?H???H4?H?0H.5693?1100.15256?10?425512551?HTT?T?T?T2121??4R.6??.0?4233??5?0??07025igR 50050.8098?2?32S2S1???S?S1?S??S?S12?ln??3.056?5.3708?10?T?T??10?T?T?-12121?1???7025.J0?J0?.mol10133002??2791.4mol?.3140?0?8.3145.811?? 8ln?20.391??0.56930.1525610.13?1?1?34??10?8?T23?T1??10?11?T24?T1??26.202J?mol?K3－10. 试用普遍化方法运算二氧化碳在473.2K、30MPa下的焓与熵。??4?3???38.287?17.897??20.391J?mol-1?K-1已知在相同条件下，二氧化碳处于理想状态的焓值为8377J?mol?1，熵为25.
??????????????????????????86J?mol-1?K-1。
解：需要运算该条件下二氧化碳的剩余焓和熵
已知二氧化碳的临界参数为：Tc＝304.19K，pc＝7.382MPa，?＝0.228
Tr?473.230?1.556，pr??4.064
304.197.382按照图2—11，应该使用普遍化的焓差图和熵差图进行运算，
?H?RTc查图（3—4）、（3—6）、（3—8）、（3—10），分别得到：
R0?H???1.75，
RTcR1??0.1
?S?RR0?S???0.85，
R0R1??0.24
1?HR?HR?HR??????1.75?0.228???0.1???1.773
RTcRTcRTcHR??1.773?RTc??1.773?8.314?304.19??4483.5?J?mol?1?
由式（3－88）得：
SRSR?RR由式（3－87）得：
??0?S???RR1??0.85?0.228???0.24???0.905
SR??0.905?R??0.905?8.314??7.522J?mol?1?K?1
??HR?H?Hig
故，H?Hig?HR??4483.5?8377?3893.5?J?mol?1?
SR?S?Sig
故，S?Sig?SR??7.522?25.86?18.34?J?mol?1?K?1?
3－11. 试运算93℃、2.026MPa条件下，1mol乙烷的体积、焓、熵和
?H,?S 内能。设0.1013MPa，－18℃时乙烷的焓、熵为零。已知乙烷在理想气体状?1?3?62RH态下的摩尔恒压热容Cig。 ???10.083?239.304?10T?73.358?10TJ?mol?K2p?H1R366.15K,2.026MPa
SS1.15?18?255.15K，末态温度为：解：初态的温度T1??273R
R2
理想气体 K T2?273.15?93?366.15255.15K,0.1013MPa
理想气体
366.15K,2.026MPa
先运算从初态到末态的热力学性质变化，运算路径为：
?Hig,?Sig
255.15K,0.1013MPa
（1）运算剩余性质
乙烷的临界参数为：Tc＝305.32K，pc＝4.872MPa， ?＝0.099 初态压力为常压，H1R?0,S1R?0
366.152.026?1.1992，pr2??0.4158 末态：Tr2?305.324.872按照图2-11，应该使用普遍化的第二维里系数运算。
B(1)0.4220.422B(0)?0.083?1.6?0.083???0.2326 1.6?Tr1.1992?0.1720.172?0.139?4.2?0.139??0.05880 4.2T?1.1992?rdB(0)0.6750.675?2.6??0.4209 2.6dT(r?1.0T1992rdB1)0.722.722??5.2??0.2807 5.2dTrTr?1.1992??B(0)dB(0)?B(1)dB(1)??HR??pr?????????RTTdTTdTr78）得：rr??由式（?3－ ?r??0.2126?0.0588???0.4158??0.4209?0.099??0.2807??
?1.1992???1.1992R-1H????00..26522652?8.314?366.15??807.30J?mol
由式（3－79）得：
?dB(0)SRdB(1)???pr??????0.4158(0.4209?0.099?0.2807)??0.1866 RdTdTr??rR ig T 2 igS??0.1866?8.314??1.5511J?mol-1?K-1 ?H??CpdTig1?3?Sig??ST??Sig?Rlnd?T73.358?10?6T2dT??10.83?239.?304?10Tp?255.15p2255.15T?3?673.358?10366.15239.304?102?3230.1013dT?10?T1??10.083?239.304?T?TT?73.358?10?6T2T23?T?8.314ln.83??T2??10 21?1232.026?255.15T-1-1?mol?8576.77J（）运算末态的体积 ?23.7386J?mol?K-1ig（2）运算理想气体的焓变和熵变 366.15Cp366.15pT1????????由式（2－30）和（2－31）得：
?pr?Bp0.4158???Z2?1??1??B(0)??B(1)????1??0.2326?0.099?0.05880??0.9214?T?RT1.1992?r?Z2RT0.9214?8.314?366.15V2???1.384?10?3?m3?mol?1? 6p22.026?10因此： RigH?H2R2?H1??H?H1?H1??H?S0?0?8576.77?R807.30igS2??S2R1??S?S1?S1??S?1?7769.47J?mol?0?0?2.7686?1.5511
??6?3?1?1?2.026?10?1.384?10U2??1H?pV?7769.4722?J2?mol.2175?K?3－12. 1kg水蒸汽装在带有活塞的钢瓶中，压力为6.89×105Pa，温度为260℃。如果水蒸气发生等温可逆膨胀到2.41×105Pa。咨询蒸汽作的功为多少？在此过程中蒸气吸取的热量为多少？
解：初始状态为：t1?260℃，p1?6.89?105Pa；末态为：
t1?260℃，p1?2.41?105Pa
?4965.5?J?mol?1?
查水蒸气发觉，始态和末态均为过热蒸气状态，查过热水蒸气表。 题中的温度和压力值只能通过查找过热水蒸气表并内插得到，通过查表和内插运算得到：
U1?2733.98kJ?kg?1，S1?7.1775kJ?kg?1?K?1 U2?2745.24kJ?kg?1，S2?7.6814kJ?kg?1?K?1
按照封闭系统的热力学第一定律?U?Q?W 因为过程可逆，因此
Q?TΔS??260?273.15???7.6814?7.1775? ?1?U??Q?W??268?U.65?Q?U21kJ?kg??2745.24?2733.98??268.65
?1??257.4kJ?kg故：咨询蒸汽作的功为257.4kJ，在此过程中蒸气吸取的热量为268.65
kJ
3－13. 一容器内液态水和蒸汽在1MPa压力下处于平稳状态，质量为1kg。假设容器内液态
和蒸汽各占一半体积，试求容器内的液态水和蒸汽的总焓。 解：设有液体m kg，则有蒸气（1-m）kg
查饱和水蒸气表，在1MPa下饱和蒸气和液体的密度分别为
?g?5.144kg?m?3，?l?887.15kg?m?3
m1?m3m3，Vl?m 5.144887.15m1?m按照题意： ?5.144887.15求解得：m?0.9942kg，即有饱和液体0.9942kg
则体积分别为：Vg?查饱和水蒸气表能够得到：在1MPa下，蒸气和液体的焓值分别为：
Hg?2777.7kJ?kg?1，Hl?762.88kJ?kg?1
则，总焓值为：
H?Hg?1?m??Hlm?2777.7??1?0.9942??762.88?0.9942?774.46kJ1??V??3－14. ?和?分别是压缩系数和膨胀系数，其定义为?????和V??p??T????????1??V?????，试证明???p?????T??0。关于通常状态下的液体，?和?差V??T?p??T??p????p不多上T和p?的弱函数，在???????1??VT?变化范畴不是专门大的条件下，能够近似????1??V????????，????????????????????p???p???T?pV?T?TV????????T2?????T?T，p????处理成常数。证明液体从（T1p，p2）过程中，其体积从???p???p1T）变化到（
2?(??V?????1???1T?)V1????V????V??1?)??1? ?ln??T2??(p?2???p1V1变化到V2。则。????V1????????????????????????VV?p?T?p?TVV?T?p?1??V???T?p??1p???V????????????p ??T?T?p?Tp???p??解：???,??????
VV??p?TV??T???V????1??p??V????1?????????????p????T?V???T?pV?V??1?p??V???T????pp?dV?1???此外，d?lnV????p??dT??dp ?dT????p??1d????V?V????V?VV1?TV???T??V??????2??p???2???p????TpV1?至?T2,p2,V2?积分得： ?近似为常数，故上式从关于液体，?和V?T?p?TV??p??,p?T??T?1,1V??0ln2???T2?T1???p2?p1? V1[3－15]. 在T－S图和lnp－H上示意性地画出下列过程 过热蒸气等压冷却，冷凝，冷却成为过冷液体；